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摩擦接触导致计算报错?这两个选项可以解决困扰!

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01              

           
背景            

    两年前,笔者给博西华家电的工程师培训仿真的时候。笔者第一次发现,间隙接触对学员会产生很大困扰。

    什么是间隙接触呢?两零件初始有间隙,不接触,受力后产生相对运动,然后发生接触。这里的初始间隙不是因为装配误差,是实际就存在。

    当时笔者提供的解决办法是:要设置阻尼系数Damping Factor,并且建议值为1%~5%。如下图所示。


    并且补充道,如果接触还不能成功识别,建议:将初始时间步设置小一点,并且建议值为0.1~0.001。如下图所示。


    这两个建议基本能完全克服间隙接触无法识别的错误。


02              

           
导读            

    笔者通过一个简单实例,对接触间隙展示更细致的研究。

    对比展示阻尼系数Damping Factor、初始时间步Initial Time Step、弱弹簧Weak Springs、时间步控制Time Step Controls四个选项对间隙接触成功识别的影响。



03              

           
几何模型            

    几何模型如下图所示。



04              

           
网格划分            

    由于模型比较简单,可以划分为六面体单元,也可以划分为四面体单元。不影响本文的研究结论。


05              

           
仿真分析            

05.1 初始时间步设置为0.1s,弱弹簧默认为Off;阻尼系数设置为0.05,时间步控制默认为None



    间隙接触成功识别。


05.2 即使初始时间步设置达到0.4s;弱弹簧默认为Off;阻尼系数设置为0.05,时间步控制默认为None


    间隙接触依然成功识别。


05.3 自动时间步默认为程序控制,弱弹簧默认为Off;阻尼系数设置为0.05,时间步控制默认为None


    求解报错。


05.4 自动时间步默认为程序控制,弱弹簧默认为Off;阻尼系数设置为0.05,时间步控制设置为Automatic Bisection或Predict For Impact求解依然报错。



05.5 初始时间步设置为0.1s,弱弹簧设置为On;阻尼系数设置为0.05,时间步控制默认为None


    间隙接触识别失败。


05.6 初始时间步设置为0.1s,弱弹簧设置为On;阻尼系数设置为0.05,时间步控制设置为Automatic Bisection或Predict For Impact间隙接触识别依然失败。


05.7 初始时间步设置为0.001s,弱弹簧设置为On;阻尼系数设置为0.05,时间步控制默认为None



    间隙接触成功识别。


06              

           
总结            

    1)存在间隙接触,必须设置阻尼系数,否则间隙接触不会正确识别。

    2)存在间隙接触,分析设置的自动时间步不能为程序控制。

    2)当弱弹簧为关闭,间隙接触不需要很低的初始时间步,设置为0.1s一般能满足要求;

    3)当弱弹簧为打开,间隙接触需要更低的初始时间步,设置为0.001s一般能满足要求;

    4)接触设置中的时间步控制是一个存在感不强的属性,本例中没有看到明显的作用。

    5)总的来说,遇到间隙接触:第一必须设置阻尼系数;第二,如果打开弱弹簧,初始时间步就设置为0.001s,如果关闭弱弹簧(默认),初始时间步就设置为0.1s。时间步控制默认即可。



来源:华仿CAE

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首次发布时间:2023-12-18
最近编辑:11月前
华仿CAE
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